專利名稱：在半導(dǎo)體制造工藝中形成低k電介質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造，更具體地，涉及在集成電路制造中低K電介質(zhì)薄膜的形成。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體的制造中，發(fā)展之一就是使用低K電介質(zhì)作為層間電介質(zhì)(ILD)，該層位于半導(dǎo)體襯底上方的導(dǎo)電層之間。這種低K電介質(zhì)是為了減小在被用作互連的導(dǎo)體之間的電容耦合。在速度高度優(yōu)先的情況下，常常是這種情況，減小電容耦合是特別重要的。低K材料代表性地既不是最好的絕緣體也不是最容易以高成品率制造的。為了實(shí)現(xiàn)為成功操作所必需的全部特征，常常需要阻擋層和帽層。這些附加的層增加步驟，使工藝復(fù)雜并潛在地引入成品率問(wèn)題。
因此，在半導(dǎo)體制造中存在對(duì)低K電介質(zhì)的需要，所述低K電介質(zhì)可以在對(duì)成品率具有更小的負(fù)面影響的情況下進(jìn)行制作。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種在半導(dǎo)體襯底上方形成層的方法，包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述襯底的上方形成第一電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層包括疏水性的表面；轉(zhuǎn)變所述疏水性表面為親水性表面；擦洗所述親水性表面；和在所述第一電介質(zhì)層上方形成第二電介質(zhì)層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法提供半導(dǎo)體襯底；在所述襯底上方形成包括硅、碳和氮的第一電介質(zhì)層；采用氧等離子體處理所述第一電介質(zhì)層；擦洗所述第一電介質(zhì)層；和在所述第一電介質(zhì)層上方形成第二電介質(zhì)層。


通過(guò)附圖以舉例而非限制的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，其中類似的標(biāo)號(hào)指示相似的元件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式而制作的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的橫截面；和圖2是在制作圖1的器件中使用的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的工藝流程圖。
技術(shù)人員理解圖中的元件是為簡(jiǎn)化和清楚而說(shuō)明的，沒(méi)有必要按比例繪制。例如，圖中的一些元件的尺寸可能相對(duì)于其它元件被夸張，從而幫助改善對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的理解。
具體實(shí)施例方式
在一種形式中，采用氧等離子體處理低K阻擋層以使其表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性的，所述低K阻擋層沉積時(shí)具有疏水性的表面。然后采用擦洗的方式對(duì)親水性表面進(jìn)行清潔。由于表面是親水性的，擦洗具有顯著增加的效力。在表面上形成處理低K電介質(zhì)層之后，通過(guò)參考附圖和下面的說(shuō)明，對(duì)此更好地理解。
圖1中所示的是半導(dǎo)體器件10，所述器件10包括半導(dǎo)體襯底12、形成在襯底12內(nèi)的漏區(qū)14、形成在襯底12內(nèi)的源區(qū)16、位于襯底12上方并基本上位于漏極14和源極16之間的柵極電介質(zhì)18、位于柵極電介質(zhì)18的上方的柵極20、圍繞柵極22的側(cè)壁隔層22、位于柵極20的上方且圍繞柵極20的電介質(zhì)層24、柵極20上的接觸25、在電介質(zhì)層24上的低K阻擋電介質(zhì)層26、在低K阻擋電介質(zhì)層26上的低K電介質(zhì)層28、在低K電介質(zhì)層28上的帽層32、在通道25上并被層26，28和30包圍的導(dǎo)電層30、在帽層32上的低K阻擋層34、在低K阻擋層34上的低K電介質(zhì)層36、和在導(dǎo)電層30上并被層34和36包圍的通道38。半導(dǎo)體襯底12最好是SOI襯底，在所述襯底中半導(dǎo)體是硅或者可以是另一種半導(dǎo)體材料的另一類半導(dǎo)體襯底。柵極20最好是硅但可以是如金屬或不同層的復(fù)合物的其它材料。接觸25最好是鎢但可以是其它類型的導(dǎo)電材料。通道38最好是銅但可以是另一類導(dǎo)電材料。導(dǎo)電層30最好是銅但可以是另一類導(dǎo)電材料。帽層32最好是用四乙基原硅酸鹽(TEOS)形成的氧化物，但也可以是其它的電介質(zhì)材料。電介質(zhì)24是多層復(fù)合物，其中頂層最好是SiCOH或用氟和TEOS(FTEOS)形成的氧化物。CMP處理被應(yīng)用到電介質(zhì)層24，使得在CMP處理之后層24的表面上的材料可以變化。在進(jìn)行CMP處理之前在層24上方的材料的優(yōu)選組合是富硅的氧化物、富硅的氧氮化物、TEOS氧化物，所述氧化物導(dǎo)致橫過(guò)晶片的層24的頂部表面不相同，在所述晶片上器件10被操作。半導(dǎo)體器件10是通常的結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)除了在形成低K阻擋層26和低K電介質(zhì)28的復(fù)合層和低K阻擋層34和低K電介質(zhì)層36中的復(fù)合層方法之外的常規(guī)方法而形成。
形成這些復(fù)合層的方法被顯示在圖2的流程圖50中。流程圖50包括步驟52，54，56和58。在步驟52中，層被沉積為具有疏水性的表面，低K阻擋層26和34是這樣的。阻擋層26和34最好是SiCN。低K電介質(zhì)層28和36最好是SiCOH。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在保護(hù)SiCOH不受層24影響時(shí)SiCN是有效的阻擋。SiCN具有有疏水性表面的特性。還發(fā)現(xiàn)SiCN在其表面上具有微粒。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)擦洗沒(méi)有去除所有的顆粒。清潔不完全有效的一個(gè)可能原因是所沉積的SiCN層的表面是疏水性的。此外，已發(fā)現(xiàn)擦洗清潔破壞SiCN的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生新的缺陷類型。步驟54是使SiCN層的表面從疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性。所述轉(zhuǎn)變使用氧等離子體實(shí)現(xiàn)。SiCN的沉積和隨后的SiCN層的等離子體處理最好在原位進(jìn)行。由于SiCN是等離子體沉積的，隨后的氧等離子體步驟可以容易地進(jìn)行而不必要從沉積室移出晶片。因此，層26在同一室內(nèi)被沉積然后處理。以相同的方式，只是在導(dǎo)體30的沉積和CMP處理之后，層34也在同一室內(nèi)沉積和處理。
步驟56是對(duì)已經(jīng)等離子體處理的層的表面進(jìn)行擦洗。因此，在層26已經(jīng)被采用氧等離子體處理之后采用擦洗清潔的方式對(duì)層26進(jìn)行處理。對(duì)于層34也是這樣的。擦洗清潔是水基清潔。所述水最好是去離子水，且進(jìn)一步包括氫氧化銨。對(duì)于諸如擦洗清潔的水基清潔這是常規(guī)的成分。
步驟58是執(zhí)行下一層的沉積，所述下一層是位于低K阻擋層26之上的低K電介質(zhì)層28和位于阻擋層34之上的低K電介質(zhì)層36。步驟52～58的所述組合聯(lián)合完成用作低K電介質(zhì)的復(fù)合層。
所述方法的好處的一個(gè)理論是阻擋層的等離子體沉積導(dǎo)致阻擋表面上的微粒，所述微?？赡芤鹗钩善仿式档偷娜毕?；由于阻擋層的表面使疏水性的，這些微粒不能通過(guò)擦洗而被有效地去除；阻擋層表面沉積后等離子體處理轉(zhuǎn)變阻擋層的表面為親水性的，使得擦洗有效去除微粒而沒(méi)有隨后產(chǎn)生新的缺陷類型。另一個(gè)理論是等離子體處理導(dǎo)致微粒與阻擋層之間更少的粘附，因此隨后的擦洗更有效。在任何情況中，所述處理導(dǎo)致成品率顯著提高。
在前面的說(shuō)明中，已參考特殊的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明。然而，本技術(shù)的一個(gè)普通的技術(shù)人員理解在不背離在權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改和改變。例如，得益于在等離子體處理后水基清潔，可以使用其它的電介質(zhì)和阻擋材料。另一材料也可以在沉積時(shí)是疏水性的并通過(guò)等離子體處理被轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性的。等離子體處理可以是采用氧之外的其它物質(zhì)。低K材料可以是SiCN和SiCOH之外的其它材料，并可以被旋涂而不是通過(guò)等離子體處理。水基清潔不必是擦洗處理，而是簡(jiǎn)單地使用水基溶液而不需要刷子。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的，而且所有這些修改意欲包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
已參照特殊的實(shí)施方式對(duì)好處、其它優(yōu)點(diǎn)和對(duì)問(wèn)題的解決進(jìn)行了說(shuō)明。然而，所述好處、優(yōu)點(diǎn)、對(duì)問(wèn)題的解決、以及可以導(dǎo)致任何好處、優(yōu)點(diǎn)或者對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題的解決或變得更明確的要素并不被解釋為任何或全部權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必須的，或基本的特點(diǎn)或要素。這里所用的，“包括(comprises)”、“包含(comprising)”或者它們的其它任何變化，是意欲覆蓋非排他性的內(nèi)容，因此包含要素列表的工藝、方法、制品或設(shè)備并不僅僅包括那些要素而是可以包括沒(méi)有明確列入或所述工藝、方法、制品或設(shè)備固有的其它要素。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體襯底上方形成層的方法，包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述襯底的上方形成第一電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層包括疏水性的表面；轉(zhuǎn)變所述疏水性表面為親水性表面；擦洗所述親水性表面；和在所述第一電介質(zhì)層上方形成第二電介質(zhì)層。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一電介質(zhì)層包括硅、碳和氮。
3.權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)氧等離子體轉(zhuǎn)變所述疏水性表面為所述親水性表面。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述第二電介質(zhì)層包括硅、碳、氧和氫。
5.權(quán)利要求2的方法，其中通過(guò)氧等離子體轉(zhuǎn)變所述疏水性表面為所述親水性表面。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述第二電介質(zhì)層包括硅、碳、氧和氫。
7.權(quán)利要求6的方法，采用水基清潔擦洗所述親水性表面。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述水基清潔包括氫氧化銨。
9.權(quán)利要求5的方法，其中所述第一電介質(zhì)包括硅、氮和碳。
10.權(quán)利要求9的方法，采用水基清潔擦洗所述親水性表面。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述水基清潔包括氫氧化銨。
12.權(quán)利要求5的方法，其中形成所述第一電介質(zhì)層的步驟和轉(zhuǎn)變所述疏水性表面為親水性表面的步驟是在原位進(jìn)行的。
13.權(quán)利要求1的方法，其中形成所述第一電介質(zhì)層和轉(zhuǎn)變所述疏水性表面為親水性表面的步驟是在原位進(jìn)行的。
14.權(quán)利要求1的方法，其中形成第一電介質(zhì)是等離子體沉積的，且轉(zhuǎn)變是通過(guò)等離子體進(jìn)行的。
15.一種在半導(dǎo)體襯底上方形成層的方法，包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述襯底上方形成第一電介質(zhì)層；采用氧等離子體處理所述第一電介質(zhì)層；采用水基溶液清洗所述第一電介質(zhì)層；和在所述清潔的第一電介質(zhì)層的上方形成第二電介質(zhì)層。
16.權(quán)利要求15的方法，采用所述氧等離子體處理所述第一電介質(zhì)層結(jié)果使得所述第一電介質(zhì)層的疏水性表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性表面。
17.權(quán)利要求16的方法，其中清潔所述第一電介質(zhì)層的步驟包括采用所述水基溶液擦洗所述第一電介質(zhì)層。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述水基溶液包括氫氧化銨。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述第一電介質(zhì)層包括硅、碳和氮。
20.權(quán)利要求15的方法，其中所述第一電介質(zhì)層包括硅、碳和氮。
21.權(quán)利要求20的方法，其中形成所述第一電介質(zhì)層的步驟發(fā)生在第一室內(nèi)。
22.權(quán)利要求21的方法，其中采用所述氧等離子體處理所述第一電介質(zhì)層的步驟發(fā)生在所述第一室內(nèi)。
23.一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法提供半導(dǎo)體襯底；在所述襯底上方形成包括硅、碳和氮的第一電介質(zhì)層；采用氧等離子體處理所述第一電介質(zhì)層；擦洗所述第一電介質(zhì)層；和在所述第一電介質(zhì)層上方形成第二電介質(zhì)層。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述第一電介質(zhì)層具有疏水性的表面。
25.權(quán)利要求24的方法，其中處理所述第一電介質(zhì)層的步驟基本上轉(zhuǎn)變?nèi)克鍪杷员砻鏋橛H水性表面。
26.權(quán)利要求23的方法，其中擦洗步驟包括采用水基清潔溶液擦洗。
27.權(quán)利要求26的方法，其中所述水基清潔溶液包括氫氧化銨。
28.權(quán)利要求27的方法，其中擦洗步驟包括機(jī)械清潔和化學(xué)清潔。
29.權(quán)利要求23的方法，其中形成第一電介質(zhì)層的方法包括形成硅、碳和氮的硅第一電介質(zhì)層；其中形成第一電介質(zhì)和處理第一電介質(zhì)層是在原位進(jìn)行的。
全文摘要
一種低K電介質(zhì)復(fù)合層(26，28)，由低K阻擋層(26)和阻擋層(26)上的低K電介質(zhì)層(28)形成。采用氧等離子體處理阻擋層(26)以使表面從疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，所述阻擋層(26)沉積的結(jié)果是具有疏水性的頂部表面。隨后的水基清洗對(duì)于去除由于阻擋層(26)的表面轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生的阻擋層(26)上使成品率減少的缺陷是非常有效的。在水基清洗之后，在阻擋層(26)的表面上形成低K電介質(zhì)層(28)，從而實(shí)現(xiàn)具有低K的復(fù)合層(26，28)。
文檔編號(hào)H01L21/31GK1864251SQ200480029071
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月21日
發(fā)明者詹姆斯·N·杜甘, 萊斯利·A·斯密斯 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司